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1、第页山西煤炭职工联合大学太原分校成人大专班毕业设计（论文）1 概述煤矿井下运输机械工作任务繁重，工作条件恶劣1。刮板输送机是一种重要的矿山运输机械。由于它结构简单、使用寿命长，运转可靠性高、节能高效、输送距离长、密封性能好且维修方便，在冶金、建材、化工、火电、矿山等行业里得到广泛使用。本文对刮板输送机进行选型设计，主要有以下几方面：1、介绍了刮板输送机的工作原理和基本结构构成。2、介绍了刮板输送机的使用范围和主要类型。3、介绍了刮板输送机的详细选型计算设计（包括刮板输送机的机头、机尾、中间部），并进行强度验算，符合要求。1.1刮板输送机的工作原理和基本结构组成刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连
2、续运输机械2。溜槽是煤炭的承载机构，其牵引推运机构是绕过机头链轮和机尾链轮（或滚筒）而进行循环运动的无极闭合的刮板链。起动电动机，经液力联轴器、减速器传动链轮而驱动刮板链连续运转，将装在溜槽中的煤炭推运到机头处卸载转运。 各种类型的刮板输送机的组成部件的型式和布置方式不完全相同，但主要结构和基本组成部件是相同的。刮板输送机一般是由机头部、机身部和机尾部三部分组成，主要功能如下：1、机头部：由机头架和安装其上的链轮组件、联轴器、减速箱和电动机组成。2、机尾部：机尾架、链轮组件、联轴器、减速箱、电动机。3、机身部：中部槽、刮板链、铲煤板、挡煤板。4、辅助装置：主要包括紧链装置、推移装置、和锚固定装
3、置。1.2刮板输送机的使用范围和主要类型刮板输送机适用于煤层倾角不超过25的采煤工作面，但对于间作采煤机轨道与机组配合工作的刮板输送机，适用的煤层角度一般不超过10。煤层倾角大时，要采用防滑措施。目前，采煤工作面多使用可弯曲刮板输送机，以适应机械化、综合机械化采煤的需要，与相应的采煤机、金属支架或自移式液压支架配套使用。刮板输送机的电动机功率从7.5KW-1000KW输送能力从30t/h-3000t/h之间，常用的分类方式有以下几种3：（1）按牵引的条数和布置方式，可分为单中链、边双联和中双链及三链型刮板输送机。（2）按溜槽的布置方式，可分为重叠式和并列式溜槽刮板输送机。（3）按溜槽的结构，可
4、分为开底式和封底式溜槽刮板输送机。（4）按卸载方式，可分为端卸式和侧卸式刮板输送机。（5）按功率大小，可分为轻型（单电动机额定功率小于或等于KW）、中型（大于40KW,小于等于90KW）和重型（大于90KW）刮板输送机。2刮板输送机的选型设计计算1、炮采工作面选型的要求。工作面要根据煤层的厚薄选用轻型刮板输送机。顶板较好的工作面，可选用轻型可弯曲的刮板输送机，以便整体移设，缩短回采作面的非生产时间。顶板较差的工作面，应选用中部槽较窄，可分解移设的刮板输送机，以适应工作面的顶板管理，确保安全生产。2、采煤机械化对刮板输送机的要求采煤机械化特别是综合机械化，已经使刮板输送机，采煤机，及液压支架构成
5、了不可分割的整体。无论在结构上或运转上都是相互关联又相互制约的4。为实现机械化，要求刮板输送机除了要完成运煤，清理机道浮煤外，还要作为采煤机或刨煤机运行的轨道，以及液压支架向前移动的支点。此外，还要求能在输送机上设置存放电缆，水管和通讯系统的装置；采用无链牵引采煤机时，刮板输送机上还应设有采煤机行走用的齿条，链滚和链环等装置。3、刮板输送机与采煤机的配合原则。1）刮板输送机的输送能力必须与采煤机或刨煤机的生产能力相匹配，应使输送机的能力等于或大于采煤机或刨煤机的能力。2）刮板输送机的结构形式及附件必须能密切与采煤机机构相配套，如采煤机的牵引机构，行政及导向机构，底托架及滑靴机构，电缆及水管的移
6、动方法，是否要求自开切口，是否往更多采煤以及是否连锁控制等。4、刮板输送机与液压支架的配合原则5。1）刮板输送机中部槽的结构要与支架的架型相匹配。 2）中部槽的长短要与支架宽度相适应。3）中部槽挡煤板座要与支架推溜千斤顶连接装置相配套。根据这四项基本原则和实地考察，并综合老师建议及企业日常使用的情况，我们选择了SGW-150型刮板输送机的设计计算。 2.1运输生产能力计算表2.1 技术特征项目单位数值设 计 长 度m200 出 厂 长 度m150输 送 量th250刮板链速度ms0.868电 动 机 型 号-DSD75B额 定 功 率KW275额定转速 rmin1480额定电压(Y)V6601
7、140减 速 器 速 比-1：24.44刮 板 链 型 式-边 双 链圆环链规格mm1864刮 板 间 距mm1024 刮板链间距 mm-中 部 槽 规 格(长宽高)(mm)15006301901500620180紧 链 装 置-磨擦紧链卸 载 方 式-端卸式刮板输送机是连续式输送设备，其每秒钟运输能力为:Q=qv（公斤/秒） （2.1）式中v刮伴链运行速度（米/秒）;Q输送机上单位长度货载量）（公斤/米）每小时输送能力为：Q=3.6qv（吨/小时） （2.2）刮板输送机工作时，货载沿溜槽连续均匀分布，被刮板链拖带而沿溜槽移动，所以q值与溜槽中货载断面积有关。Q=1000F（公斤/米） （2.
8、3）式中F刮板输送机溜槽中和载断面积（m）货载的散集容量（吨/m）（对于煤炭=0.85-1.0吨/m）刮板输送机装运和载的最大横截面积与溜槽的结构形式及结构尺寸有关，还与松散煤的堆及角（安息角）有关。货载的实际断面为F=F （2.4）F货载的最大断面积（m）。F货载的实际横断面积（m）。货载的装满系数。一般=0.650.9，根据不同的工作条件（如工作面倾角，煤的硬度，块度和湿度，刮板输送机溜槽及挡煤板的结构形式等）和使用寿命来选取。煤的堆积角（安息角）=3040所以q=1000F(公斤/米)；刮板输送机的小时输送能力为：Q=3600Fv（吨/小时）；根据实验考察结果我们知道，该刮板输送机的货载
9、最大横断面积F=0.112m；根据工作条件，工作倾角煤的硬度以及块度和湿度等，我们取=0.8；货载的散集容量去r=0.9t/m；刮板链的运行速度为：v=0.86m/s；刮板输送机的小时输送能力为：Q=吨/小时；Q=250吨/小时选SGW-150型刮板输送机； 图 2.12.2最大铺设长度计算SGW-150型刮板输送机的最大铺设长度： （2.5）其中-工作倾角 -考虑刮板链绕过两端链轮的附加阻力系数=1.1 -考虑输送机水平弯曲时刮板链与溜槽侧帮之间的附加阻力系数=1.1 N电动机功率（） -刮板输送机刮板链的速度-总传动效率q-单位长度煤的重力Q-刮板输送机的额定生产能力-单位长度刮板链的重力
10、-煤与溜槽间的摩擦系数=0.4-0.5-刮板链与溜槽之间的摩擦系数=0.25-0.4L-刮板输送机的铺设长度SGW-150型刮板输送机的最大铺设长度：L=266m根据采煤量以及传动功率，本文选定使用工作面长度为200m。3刮板输送机机头部和机尾部的设计在机械化采煤工作面，为了减少或取消工作面两端人工开缺口，尽量实现采煤自开缺口，要求刮板输送机机头部、机尾部队的长度短、高度低。因此，应尽量做到：适当减少链轮齿数，降低减速比，提高链速，以缩小减速器体积；采用多电机传动。用这些方法来减少传动装置结构尺寸。机头部通常机是刮板输送机的驱动部分，传动型刮板机的机尾部也有传动装置。因此，除机头架需要一定的卸
11、载高度，并且比机尾架略高，略长一些外，其他精简的机构形式基本相同。3.1机头部和机尾部结构组成及功能分析各种类型的刮板输送机的组成部件的型式和布置方式不完全相同，但主要结构和基本组成部件是相同的。刮板输送机一般是由机头部、；机身部和机尾部三部分组成。刮板输送机的组成部件6：1、机头部：由机头架和安装其上的链轮组件、联轴器、减速箱和电动机组成。2、机尾部：机尾架、链轮组件、联轴器、减速箱、电动机。3、机身部：中部槽、刮板链。铲煤板、挡煤板。SGW-150型刮板输送机机头部主要由机头架，传动装置，链轮组件，盲轴，拨链器，舌板，压链块，联梁，推移横梁及推移梁等部件组成。3.2减速器 减速器7是指原动
12、机与工作机之间独立的闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转距。减速器所有零部件都安装在球墨铸铁的减速箱壳体内，上下箱壳为对称结构，以适应左右工作面和机关，机尾使用。但冷却水管和泵组必须根据其工作位置事先安装好。上下箱体间用螺栓连接。箱体侧帮上有两个孔，用方头螺栓将减速器固定到机头架侧板上。减速器靠输入轴一端箱体上有法兰盘，用螺栓连接液力连轴器的连接罩。连接罩另一端用螺栓连接电动机，使整个传动装置悬挂在机头上。减速器的轴端形式，按配套需要选用，输入轴有渐开线花键和圆头平键三种。减速器的适用条件为：齿轮圆周速度不大于10m/s;安装角度为0+-25输入轴的转速不大于1500r/min;工作环境温
13、度为-2035。能用于正反向运转，由于传动装置采用并列式布置，所以必须有一级锥齿轮传动。有因刮板输送机的载荷比较大，故采用圆弧锥齿轮。圆弧锥齿轮具有承载能力大，传动平稳，噪音小的优点。适用于重载高速传动，因此作为第一级传动。第二，三级采用斜齿轮或直齿圆柱齿轮，通过更换第二级齿轮，可得到不同的传动比，减速器的传动形式如图3.1： 图3.1 减速器的传动形式3.3链轮组件的几何尺寸及齿形计算链轮组件主要是有链轮滚筒组成，它是刮板输送机的重要组件。刮板链有链轮驱动运行，链轮轴是整个输送机承受扭矩最大的零件。刮板输送机的运输能力愈大，铺设长度愈长，链轮传递的力矩也愈大。因此，要求链轮具有较高的强度和耐
14、磨性能，还要具有一定的韧性，能够承受工作中的脉动载荷和附加冲击载荷。所以，链轮选用优质钢材料制造，一般SGW150型的刮板输送机传动链轮用ZG45Mn钢制造。为了使刮板链与链轮正确啮合运行，减少磨损，延长使用寿命，要求链轮有合理的几何尺寸和较高的加工精度。滚筒使两个链轮组成一体，它只是传递扭矩，不与刮板链啮合摩擦，一般均用ZG45Mn钢制造。3.3.1圆环链链轮的主要技术要求（1）链轮的齿形和几何尺寸都具有高的啮合效率8。目前，刮板输送机的传动率不断的增加，链速已增加至m/s以上，链环在受力和磨损后允许链环节距在一定范围内增大。在上述条件下，要保证链轮和链条的正常啮合，链轮必须具有能满足上述要
15、求的齿形和几何尺寸。（2） 要有较高的使用寿命。链轮是刮板输送机的易损件之一，它的寿命过短，不但影响输送机的正常运转，而且能影响与之别和的圆环链的使用寿命。所以，在结构和工艺上要保证链轮有足够的强度、硬度、耐磨性和抗挤压变形强度。（3）链轮的结构要便于安装与拆卸。3.3.2链轮的几何尺寸及齿形计算 圆环链链轮的齿形结构和尺寸如图3.2所示,链轮的每一齿距内有两个链环.其中,平卧于齿轮间链窝里的称为平环;松卡在齿宽中间立槽内的称为立环。链窝的形状与链环的外形想适应,其长度应比链环略长; 立槽的宽度L,也比链环棒料的直径稍大. 链轮的齿廓为两段圆弧,顶部齿廓圆弧的半径为R1,根据齿廓圆弧的半径为R
16、2.当圆环链的规格D*P和链轮齿数N选定后, 链轮的各部分几何尺寸可计算如下:图3.2 圆环链链轮的齿形结构（1）基本参数链轮齿数N确定,主要是根据刮板输送机的链速的大小,减速器的传动比的配合和机头部的结构而选择的, 刮板输送机的链轮齿数一般为4-12齿。圆环链的结构如表3.2所示,链环棒料的直径d节距p宽度a和b园弧半径r等基本参数见表3.1：表3.1 圆环链的本参数成品链环直边直径d（cm）节距p（cm）宽度（cm）圆弧半径r（cm）公称尺寸极限偏差公称尺寸极限偏差最小内宽a最大外宽b公称尺寸极限偏差100.4400.5123415+20140.4500.5174822+20180.564
17、0.6216028+20220.7860.9267434+20（2）圆环链轮的几何尺寸和齿形计算中,一部分参数是由几何分析,结合工作要求而推导出的计算公式;另一部分是根据经验确定，如表3.2：表3.2 圆环链轮的几何尺寸和齿形计算公式表名称符号计算公式链轮节距角链轮节圆直径D链轮园弧半径外径链轮立环槽直径链轮立环槽宽度l齿跟园弧半径R链窝长度L链窝平面园弧半径RR的值为扁平连接链环圆弧部分的最大外圆半径链轮中心至链窝底平面的距离H短齿厚度W链窝中心距离A齿形园弧半径R立环槽园弧半径R短齿跟部园弧半径R链窝间隙T限制W的最大值，保证圆环链在链窝中得到足够的支撑，也能保证开口式连接环和刮板在链窝中
18、有足够的间隙1、节圆半径=288.36mm取=288mm；2、顶圆直径De=D0+2d=188+2*18=324mm；3、链轮立环的立槽直径：=210.5mm，取=210 mm；其中对1864的链条为14mm；4、链轮立环的立槽宽度=25mm；其中对1864的链条为7mm；5、齿根圆弧半径=9mm；6、链窝圆弧半径在连接链环圆弧部分最大外圆半径对1864的链条事R=30mm7、链轮中心至链窝平面的距离：=129mm8、链窝长度=104.8，取L=105mm；9、链窝中心距=86.8mm，取A=87mm；10、短齿厚度=60mm；11、齿形圆弧半径R=p-1.5d=37mm；12、立槽圆弧半径R
19、=0.5d=9mm；13、短齿根部圆弧半径=0.5d=9mm；3.4机头架及机尾架机头架是支承和装配机头传动装置（电动机、液力联轴器、减速器）、链轮组件、盲轴以及其他附属装置的构件。SGW-150型刮板输送机的机头架是一个焊接组件。侧板中板底板构成机头架的主体，均用16Mn钢制造9。传动装置固定在机头架侧板上。为增加板的强度和刚度，在卸载端侧板上焊有横垫和立板；不增强机头架横身刚度，在底板前端有圆钢横梁。为了耐磨，在圆钢上两端链道处有半圈高锰钢堆焊接层；在中板前端下方焊着连接两侧板及中板的前梁及加强板。固定架用螺栓固定在前梁上，舌板和拨链器安装在固定架上。耐磨板焊接在中板后部两侧链道弯折处，作
20、用相当于上链的压链块，其材质为ZG13Mn，此处与下股回空链接触压力大，磨损较严重。为增强与联接溜接头处的强度及耐磨性能，机头架后端侧板上焊有高锰钢端头。为缩短机头长度，中板倾角较大，链道弯折处磨损较严重，所以此机头架在易磨损部位的零件均采用耐磨材料及便于拆换的结构。根据国外同类输送机使用经验，这些零件需要经常检查更新。3.5紧链装置刮板输送机在安装或运转中，当链条松弛时，都需进行拉紧，并调整其长度。在调整刮板链长度时，必须先张紧整台刮板输送机的绝大部分刮板链而在松弛段内拆开链条，调整长度，在行连接，投入运转。各种刮板输送机均利用紧链器来张紧刮板链。目前，国产可弯曲刮板输送机的紧链器有棘轮紧链
21、器和液压紧链器两种。SGW-150型刮板输送机使用棘轮紧链器。棘轮紧链器安装在减速器第二轴靠采空区一侧的伸出端上，主要有底座、棘轮、插爪、导向杆及扳手等零件组成。紧链时，应严格按规定操作程序进行，特别注意紧链器扳手的位置，否则会发生拉断链条或烧毁电机，损坏减速器等事故10。 4刮板输送机机身部的设计计算4.1溜槽的结构及受力分析溜槽是刮板输送机机身的主体，是货载和刮板连的支撑机构，所以这是刮板输送机的重要组成部分。刮板输送机的生产能力和中部槽装在断面尺寸成正比关系，在机采和综采工作面，刮板输送机中部槽还作为采煤机的运行导轨，故要求中部槽具有一定的强度、刚度以及较高的耐磨性能。刮板输送机的中部槽
22、每节长度一般为1.5米，在安装和使用刮板输送机的过程中，为适应工作面运转条件而调节刮板输送机铺设长度时使用调节槽。调节槽长度有米及0.5米两种，在安装调整时根据需要选用。对于国产SGW-150型可弯曲刮板输送机采用高度为190毫米的槽帮钢，其断面形状如图4.1：图 4.1 中部溜槽断面形状图SGW-150型刮板输送机采用重型开底式中部槽，由左右型槽帮钢3（24MnK），中板5（16Mn），高锰钢凸端头1.2凸端头6.7（2G6Mn）及供安装挡煤板铲煤板用的支坐4（Mn）组成。对于SGW-150型的这些设计改进主要是为了减小中部槽对工作面底版的压强和增加采煤机运行轨道的强度和刚度，槽帮下翼缘增长
23、，上翼缘加厚，中部突出且较厚，槽帮自成链道，链子运行时不与溜槽中板接触摩擦，以延长溜槽使用寿命，中部突出部分顶端有台阶，便于焊接中板时定位，保证溜板平直，使用这种槽帮钢，使中部槽工作性能大大改善，寿命延长。SGW-150型刮板输送机中部槽槽帮钢两端不焊高锰钢端头，而在槽帮两端链道处用高锰钢焊条堆焊宽50，长100，厚2mm的耐磨层，相临溜槽间用销轴，螺栓连接，用水平和垂直方向均可偏转3左右。4.2溜槽联接结构的分析中部槽联接结构的失效是工作面刮板输送机普遍存在的问题。由于工作环境恶劣、点多线长，给搬迁拆卸和维修工作带来一定困难，影响设备的正常发挥。联接部件的失效主要是其强度不适应，可靠性差与本
24、身的结构形式有直接关系。联结部件的结构形式大体可分为两大类：一是螺栓联结，二是无螺栓连接机构。4.3圆环链的机构特点分析及强度校核验算刮板链的强度，需先算出链条最大张力值，此张力值的计算与输送机的传动装置的布置方式有关。一般的刮板输送机每条链子的最小张力点的初始张力S=200-300公斤对于用于SGW-150型刮板输送机用的双刮板链最小张力点张力为S=2 S=400-600公斤。最大张力点张力S可按逐点计算法得：如图5.2所示： 图 5.2假定链子最小张力点在5处最大张力点在8处， S= SS= S+W= S+WS= Se=（1.05107）SS= S +W= S+ W 式中刮板输送机空段运行
25、的阻力W为： W=L 刮板输送机重段运行的阻力为： W=；式中：L-刮板输送机铺设长度（米）-刮板输送机安装倾角（度）q-刮板输送机上单位长度载货重量（公斤/米）-刮板链单位长度重量（公斤/米）-货载在溜槽中的移动阻力系数-刮板链在溜槽中的移动阻力系数式中“+”“-”号确定原则：刮板链向上运行时取“+”；反之取“-”与的选用原则如表4.1：表4.1 煤及刮板链在溜槽中的移动阻力系数输送机类型煤在溜槽中的移动阻力系数刮板链在溜槽中的移动阻力系数单链刮板输送机双链刮板输送机0.40.60.60.80.250.40.20.35则对于工作倾角=10的SGW-150型刮板输送机，我们选用=0.6 =0.
26、3；=188N/m,L=200m ；q=807N/m；W=188=17621.17；W=(807+1880.3)200cos10+(807+188)=109775.89；S=1.06(S+ W) +W=41599.6；最大张力点张力S=41599.6；为了保证刮板链工作的可靠性，必须以链条在工作中所承受的最大张力验算其强度，最大张力为最大静张力与最大动张力之和S，动张力可按最大静张力的1520倍计算：S=1+（1520）%S=1.16S；则S=48255.527；刮板链的抗拉强度以安全系数K表示，对于双链刮板输送机，应满足以下式：K=3.5双链负荷不均匀系数；对于圆环链=0.85。S一条刮板链
27、的破断拉力（公斤）则K= =12.43。则说明该刮板链的强度足够承载挂板输送机的输送量。5 总结刮板输送机是矿山运输机械的重要组成部分。它直接影响企业的生产效率和生产成本。本文设计的刮板输送机在减少材料、提高效率、减轻重量等方面做了改进，在保证机械结构强度和使用性的同时对很多以往设计中的不合理处也做了改进。本文根据原始参数选择合适的电动机，分配各级传动比并进行传动装置运动参数的计算。减速器主要组成部分为箱体、齿轮、轴和轴承等。因箱体要保证齿轮的安装，因此对减速器的优化，实际上是对齿轮的优化。鉴于第一级弧齿伞齿轮改变加工工艺比较复杂，所以只对第二级和第三级圆柱斜齿轮的几何参数进行优化。优化的结果
28、是：在保证齿轮强度及总传动比不变的情况下，对两对斜齿轮进行优化，使其中心距最小，也即减速器最小。从而达到减少材料并优化、提高效率、减轻重量等目标，使减速器技术有了发展经济性有了提高。参考文献1、于学谦.矿山运输机械.北京：中国矿大出版社，1998,32、陈偐士.刮板输送机司机.北京：煤炭工业出版社，2001,53、机械设计手册.北京：机械工业出版,2004-11-14、黄万吉.矿山运输机械设计.沈阳：东北工学院出版社,1990,765、煤矿总工程师工作指南（上）.北京：煤炭工业出版社，1990-10-56、方慎全.煤矿机械.北京：中国矿业学院出版社，1986-11-57、宋彤菊.矿山固定机械与
29、运输设备.太原：山西人民出版社，2010-12-018、罗凤利.矿山机械.北京：中国矿业大学出版社，2009-8-19、濮良贵.机械设计.西安：西北工业大学出版社，2006-05-1010、运输机械设计选用手册（上）. 北京：化学工业出版社， 2005-06-30致谢持续三个月的毕业设计已经结束，本次设计是在指导老师的悉心指导下完成的。老师对学生认真负责严格要求的作风、对工作一丝不苟的敬业精神及循循善诱的教导给予我无尽的启迪。从设计题目的选题、文章的结构到说明书的版式、标点符号，老师都作了细心的指导，花费了很大的心血。在这里我首先对我的指导老师表示衷心的感谢。同时，本次设计对我来说是一次全新的挑战。这次课题涉及了机械设计、机械原理、机械制造技术基础、材料力学等多方面知识。在此, 我也向在学习期间对我的学习和生活给予了帮助和指导的所有老师表示感谢！他们虽然没有直接指导我的毕业设计，但是他们对我的影响却渗透到了设计的整个过程中。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，都离不开设计小组的集体努力，是他们的坚持与陪伴保证了设计的顺利完成。 最后，我再次感谢学校、系里的领导和老师为我们所做的一切。感谢评委老师的批评指正，也在此对指导和帮助我们的各位老师和同学表示衷心的感谢！